Краткая история системного мышления

Некоторые идеи кажутся настолько очевидными, что требуется время, чтобы люди поняли их глубинный смысл и проявили к ним соответствующий интерес. Об этом же говорит и старая поговорка, что если вам нужно сохранить тайну, делайте все открыто, и никто ничего не заподозрит. Человек, несомненно, имел практическое понимание силы тяжести и до того, как непочтительное яблоко свалилось на голову сэра Исаака Ньютона. Но именно Ньютон создал физику как науку и отправил ее в долгое путешествие — от стука падающих яблок до деловитого гудения ускорителей элементарных частиц. Открыв закон всемирного тяготения, он превратил всем известный факт в концепцию, в физический принцип, проложивший путь к более глубокому пониманию Вселенной. Этот закон можно было использовать на практике и строить на нем здание теории физики. Теперь, с некоторой помощью Эйнштейна, закон всемирного тяготения стал основой физики и космологии, на него опираются даже наши представления о том, как могла возникнуть и как может погибнуть Вселенная.

Томас Кун, знаменитый историк науки, в книге «Структура научных революций» (23) ввел концепцию «сдвига парадигмы». В любые времена господствующая теория образует парадигму — подкрепляющую и усиливающую себя ментальную модель. «Наука получает возможность сделать шаг вперед, — писал Кун, — когда обнаруживаются несоответствия между теорией и практикой. Появляются первые трещины в казавшемся монолитным здании научной теории, и тогда начинается активное изучение аномалий. Становятся известными все новые факты недостаточности теории, господствующая парадигма использует всяческие ухищрения, чтобы их объяснить, и так до тех пор, пока вся она не разваливается под грузом собственных несообразностей». Именно это произошло с концепцией вращающихся небесных сфер, которая до появления гелиоцентрической теории Коперника объясняла движение планет. Потом на обломках старой теории возникает новая, или ее получают в результате основательной модификации старой.

Возможно, есть и другие пути смены парадигмы. Что если подвергнуть сомнению факты, прежде принимавшиеся как данность? Не возникнет ли в результате что-нибудь новое и интересное? Природа, например, создает системы вполне естественным образом (а каким же еще?). По-другому она и не может. Но эти живые системы нельзя назвать четкими и упорядоченными. Они отличаются непредсказуемостью и не поддаются контролю, но зато в высшей степени способны к адаптации. Входящие в них сложные системы трудно воспроизвести или разгадать. Возможно, что мы, будучи частью природных систем, именно потому и не в состоянии изучать их объективно.

Практические потребности способствуют прогрессу знаний. Системное мышление получило толчок к развитию, когда люди поняли, как можно с его помощью улучшать жизнь.

Если проследить историю системного мышления как способности человека обнаруживать и применять на практике принципы обратной связи, возникновения эмерджентных свойств и циклической причинности, то оказывается, что первая из известных нам систем такого рода была изобретена человеком по имени Ктесибий, который жил в Александрии в III в. до н.э. Ему приписывают много изобретений, в том числе водяные часы. Скорость движения механизма в них обеспечивается постоянством потока воды. Она стекает по плавающему конусообразному клапану. По мере увеличения уровня воды такой плавающий конус поднимается к трубе, через которую подается вода, и частично перекрывает ее. Это уменьшает поток, уровень воды понижается, и клапан опускается вместе с ней. После этого поток воды увеличивается. Клапан опять поднимается и остается на уровне, обеспечивающем постоянство потока воды. Без клапана уровень воды в цистерне водяных часов понизился бы, поток воды ослаб, и ход часов замедлился. В нерегулируемые часы воду приходилось бы доливать вручную. Часы, изобретенные Ктесибием, работают. Так что предшественник используемого в карбюраторах автомобилей поплавкового клапана был изобретен более двух тысяч лет назад для измерения времени.

Столетие спустя человек по имени Герон, также из Александрии, развил изобретение Ктесибия и создал несколько разновидностей поплавкового клапана. Вплоть до XVIII в. не было создано ни одной механической системы, использующей принцип обратной связи, которая бы не основывалась на изобретениях Герона, если не считать примитивного термостата, придуманного голландским алхимиком Дреббелем в 1605 г. Для превращения свинца в золото ему нужно было создать в тигле постоянную температуру, и он соорудил термостат, работавший точно так же, как те, что сейчас обогревают наши дома. Термостат оказался хорошим, а вот золото получить не удалось. Если бы Дреббель догадался запатентовать свое изобретение, то мог бы разбогатеть! Но он этого не сделал, и термостат был повторно «изобретен» лишь сто лет спустя.

Следующий важный шаг был сделан в области медицины и физиологии английским врачом Уильямом Харви, который открыл систему кровообращения. Он опубликовал свое открытие в 1628 г., показав, что именно сердце качает кровь, и тем опроверг господствовавшую в то время теорию, созданную еще Галеном в 170 г., согласно которой центральным органом кровеносной системы считалась печень. Сердце и кровеносные сосуды действительно образуют систему в виде замкнутого контура. Постоянные изменения и движения сердца и крови поддерживают внутреннюю стабильность организма. За прошедшее с тех пор время медицина постепенно разобралась в устройстве многих систем организма и выяснила не только то, каким образом поддерживается гомеостаз, т.е. осуществляется саморегулирование, но и то, как различные системы взаимодействуют между собой, обеспечивая слаженную работу организма. В середине 1970-х начала развиваться новая наука — психонейроиммунология. Теперь мы постепенно узнаем, каким образом взаимодействуют ум и тело, как стрессы и эмоциональные травмы увеличивают вероятность болезней, как мышление через механизм нейротрансмиттеров оказывает физиологическое воздействие на организм и как влияние лекарственных препаратов зависит от нашей веры в них, что доказывается эффектом плацебо.

Героем следующей главы истории создаваемых человеком систем стал Джеймс Уатт, родившийся в 1736 г. Он сделал два изобретения, увеличившие мощность уже существовавших тогда паровых двигателей. Во-первых, сконструировал конденсор, предотвращавший потерю пара в цилиндрах. Во-вторых, и это для нас самое важное, в 1788 г. он изобрел центробежный регулятор — революционное устройство обратной связи, автоматически регулировавшее скорость двигателя. С помощью этого устройства у машиниста появилась возможность контролировать плавность хода машины.

Регулирование частоты вращения осуществлялось двумя сбалансированными на одной оси свинцовыми шарами, вращающимися синхронно с валом машины и соединенными с дроссельной заслонкой, перекрывающей проходное сечение парового патрубка. При увеличении частоты вращения центробежные силы вращающихся шаров поднимали с помощью тяг муфту, соединенную с заслонкой, уменьшая проходное сечение паропровода и скорость вращения двигателя.

Механизмы обратной связи обеспечили лучшее управление энергоустановками, и это ускорило ход промышленной революции. Обратная связь позволяет обеспечить саморегулирование. Машина, конструкция которой включает механизм обратной связи, использует результат собственной работы для регулирования входных параметров, а это и есть базовая концепция автоматизации. Автоматическое устройство самоуправляемо! Все, что работает «автоматически», использует обратную связь.

В 1948 г. Норберт Винер, профессор математики Массачусетского технологического института, опубликовал чрезвычайно важную для науки книгу под названием «Кибернетика» (Cybernetics) (24). Слово «кибернетика» происходит от греческого kybernetes, означающего «рулевой», т.е., правящий кораблем. Кстати, слово «правитель» происходит от того же корня. Винер определил кибернетику как науку об «управлении и связи в животном и машине». Это был важнейший вклад в изучение систем. Кибернетика изучает функционирование любых систем — живых, социальных и механических — независимо от их природы. Она увлекла нас амбициозным обещанием — объединить различные дисциплины, показав, что повсюду действуют одни и те же базовые принципы. Винер предположил, что основной принцип работы термостата может быть обнаружен в развитии экономики, рыночном регулировании и системе принятия политических решений. Он определил свой подход как «метод управления системой, при котором входной информацией служат данные о прошлой деятельности». Саморегулирование систем с помощью обратной связи стало принципом конструирования, применяющимся почти во всех областях техники. Если вы в состоянии полностью контролировать одну из переменных в процессе, то можете косвенным образом влиять на все остальные, включая их механизм обратной связи. Результатом развития этого подхода стали следящие системы. Это сервомеханизмы, или саморегулирующиеся устройства, в которых управляющий выходной сигнал сравнивают с управляющим входным сигналом и разницу используют для управления следующим шагом. Сервомеханизмы используют в автоматических пилотирующих устройствах на кораблях, самолетах, боевых и космических ракетах.

Достижения кибернетики были предвосхищены во всем, кроме разве что самого названия новой науки, шестью годами ранее. Ряд передовых мыслителей в области биологии, вычислительной техники, антропологии, инженерии и философии начиная с 1942 г. провели ряд конференций, организованных фондом ДжосайиМейси. Эти знаменитые конференции проводились ежегодно в 1942–1951 гг. На них присутствовал и Норберт Винер. Среди других участников были антрополог Маргарет Мид; Грегори Бейтсон, сделавший вклад в философию науки, психиатрию, теорию эволюции и системное мышление; Джон фон Нейман, один из основателей вычислительной математики; и Уоррен Маккаллох, автор новаторских работ в области искусственного интеллекта. Это пьянящая интеллектуальная атмосфера послужила основой развития теории политических игр, кибернетики и работ в области искусственного интеллекта, а также дала начало широкому использованию принципов обратной связи в социальных, механических и биологических системах. Сложившийся на тех конференциях междисциплинарный подход, нашедший отражение в книге Стивена Хеймса «Кибернетическая группа» (25), создал возможности для последующего развития системного мышления, кибернетики и многих других направлений.

Из представления о единстве принципов развития и организации сложных систем, которые, таким образом, могут быть предметом математического описания, родилась общая теория систем. Ее основы были разработаны биологом Людвигом фон Берталанфи, изложившим свои идеи в книге «Общая теория систем» (26). Общая теория систем изучает не функции, а структуру систем. Она нашла применение в исследовании сложных систем в физике, химии, биологии, электронике и социологии, а также послужила основой для развития теории информации и математического моделирования электрических цепей и других систем.

Системный анализ представляет собой сходную группу идей относительно возможностей управления и оптимизации социальных и технологических систем. Карл Дойч в книге «Нервы управления» применил кибернетический подход к анализу политических процессов (27).

В 1961 г. ДжейФоррестер в оказавшей большое влияние книге «Индустриальная динамика» (28) применил принципы кибернетики к проблемам экономических систем, промышленности и жилищного хозяйства. Позднее тот же ученый сделал предметом анализа с применением техники компьютерного моделирования другие социальные и экономические системы, результатом чего стала область науки, известная как системная динамика. В книге «Динамика развития города» (29) Форрестер предпринял попытку понять причины роста и упадка городов. Но если удалось смоделировать сложное взаимодействие сил, образующих ткань городской жизни, можно сделать и попытку применить тот же подход к еще более масштабным объектам. Именно эта возможность подтолкнула Римский клуб к организации в 1970 г. конференции «Затруднительное положение человечества». Форрестер и его коллеги приступили к созданию модели мировой динамики, представлявшей собой глобальную электронную таблицу. Результатом стала нашумевшая книга «Пределы роста» (30). При помощи методов компьютерного моделирования в ней исследовались взаимосвязи между загрязнением среды, экономическим и демографическим ростом, а также были сделаны крайне противоречивые выводы относительно перспектив дальнейшего развития. Основная идея книги заключалась в том, что при сохранении нынешних тенденций в области демографии, загрязнения среды, производства продовольствия и использования природных ресурсов возможности роста будут исчерпаны в течение 100 лет. В следующей работе, «По ту сторону пределов» (31), на основе дальнейшего анализа были предложены несколько более оптимистичные выводы.

В 1960-х началось развитие новой ветви кибернетики, нацеленной на исследование отношений между наблюдателем и изучаемой им системой. Эта дисциплина, известная как кибернетика второго порядка, впервые рассмотренная в исследовании Хайнца фон Ферстера, изучает то, как люди создают модели систем, частью которых сами являются. При этом предполагается, что наблюдатель неотделим от исследуемой им системы, а значит, должны существовать обратные связи между ним и системой, подобные тем, что имеют место в самой изучаемой системе. Кибернетика второго порядка нашла применение в терапии семейных отношений и в анализе социальных систем, а также оказала влияние на развитие психологии и эпистемологии (каким образом мы знаем, что мы знаем). Своим дальнейшим развитием кибернетика второго порядка обязана книгам и исследованиям таких авторов, как Франческо Валера и Умберто Матурана.

Системное мышление внесло вклад в развитие многих областей. Оно повлияло на работы таких известных ученых, как Стивен Хоукинг (физика и космология), Ричард Доукинс (эволюционная биология) и ДипакЧопра (медицина). В своей известной книге «Пятая дисциплина» Питер Сенге сделал системное мышление инструментом анализа проблем менеджмента и лидерства и предложил использовать системные архетипы для решения проблем бизнеса.

Мы надеемся, что этот очень краткий, отражающий нашу личную точку зрения обзор даст вам представление о главных этапах развития системного мышления. Мы рассчитываем, что идеи теории систем и кибернетики, которые внесли столь огромный вклад в развитие технической цивилизации, со временем окажут влияние и на совершенствование нашего мышления.

В книге Льюиса Кэрролла «Алиса в Зазеркалье» Красная королева объясняет Алисе, что нужно очень быстро бежать, чтобы остаться на месте. Но оставаться на месте невозможно. Если вы не развиваетесь и не двигаетесь, то отстанете. В усиливающей петле обратной связи новые идеи порождают новые идеи. Ответы на наши вопросы — это не конец поиска, а начало нового, основанного на свежих, более глубоких вопросах. Хочется надеяться, что, приняв основные идеи системного подхода и применяя их в повседневной жизни, мы придем к новому способу мышления, воплотим в жизнь наши идеи и построим зовущее нас будущее таким, каким мы его сейчас начинаем понимать.

Библиография

Ниже приведен список рекомендуемых нами книг. Некоторые из них вошли в классику литературы по теории систем, другие, возможно, станут ею. В раздел «Разное» включены понравившиеся нам книги, авторы которых используют системное мышление для разъяснения своего предмета.

Системы

Ashby, Ross, Design for a Brain, John Wiley, 1952.

Bateson, Gregory, Steps to an Ecology of Mind, Ballantine, 1972.

—, Mind and Nature, Bantam, 1972.

Beer, Stafford, Platform for Change, John Wiley, 1975.

Boulding, Kenneth E., The World as a Total System, Sage Publications, 1985.

Checkland, Peter, Systems Theory, Systems Practice, John Wiley, 1981.

Churchman, C., The Systems Approach and its Enemies, Basic Books, 1979.

Forrester, Jay, Industrial Dynamics, Productivity Press, 1961.

—, Urban Dynamics, Productivity Press, 1969.

—, Principles of Systems, Productivity Press, 1990.

Goodman, Michael, Study Notes in System Dynamics, MIT Press, 1974.

Kauffman, Stuart, The Origins of Order: Self-organization, OUP, 1993.

—, Organization and Complexity, Oxford University Press, 1995.

Kosco, B., Fuzzy Logic, Flamingo, 1993.

Meadows, Donella, and Meadows, Dennis, The Limits of Growth, Signet, 1972.

Meadows, Donella, Meadows, Dennis, and Randers, Jorgen, Beyond the Limits, Earthscan Publications, 1992.

Roberts, Nancy, et al., Introduction to Computer Simulation, Productivity Press, 1983.

Scott-Morgan, Peter, The Accelerating Organization, McGraw-Hill, 1997.

Senge, Peter, The Fifth Discipline, Doubleday, 1990.

Senge, Peter, et al., The Fifth Discipline Fieldbook, Doubleday, 1994.

von Bertalanffy, Ludwig, General Systems Theory, Braziller, 1968.

—, Perspectives on General Systems Theory, Braziller, 1975.

Wheatley, Margaret J., Leadership and the New Science, Brett-Koehler, 1992.

Кибернетика

Brand, Stewart, Cybernetic Frontiers, Random House, 1974.

Keeney, Bradford, Aesthetics of Change, Guildford Press, 1983.

Varela, Francisco, Thompson, Evan, and Rosen, Elanor, The Embodied Mind, MIT Press, 1993.

von Foerster, Heinz (ed.), Cybernetics of Cybernetics, Gordon & Breach, 1979.

Weinberg, Gerald, and Weinberg, Daniella, General Principles of System Design, Dorset House, 1979.

Wiener, Norbert, Cybernetics, MIT Press, 1948.

Разное

Capra, Fritjof, The Turning Point: Science, society and the rising culture, Simon & Schuster, 1982.

Carse, James, Finite and Infinite Games, Penguin, 1986.

Csikszentmihalyi, Mihaly, The Evolving Self, HarperCollins, 1993.

Dawkins, Richard, The Blind Watchmaker, W. W. Norton, 1987.

Gilovich, Thomas, How We Know What Isn’t So, Macmillan, 1991.

Gleick, James, Chaos: Making of a new science, Viking, 1987.

Kelly, Kevin, Out of Control, Fourth Estate, 1994.

Kuhn, Thomas S., The Structure of Scientific Revolutions, University of Chicago Press, 1962.

Lovelock, J., Gaia: A new look at life on Earth, Oxford University Press, 1979.

Minsky, Marvin, The Society of Mind, Simon & Schuster, 1985.

Morowitz, Harold J., Cosmic Joy and Local Pain, Charles Scribner & Sons, 1987.

Prigogone, llya, Order out of Chaos, Bantam, 1984.

Waldrop, M., Complexity, Simon & Schuster, 1993.

Watzlawick, Paul, Ultra-Solutions, W. W. Norton, 1988.

Wilber, Ken, A Brief History of Everything, Shambhala Publications, 1996.

Источники

PegasusCommunicationsInc.

Издательство Pegasus публикует превосходные материалы по системному подходу, включая TheSystemsThinker, ежемесячный бюллетень, освещающий применение системного мышления в организационной деятельности. Кроме того, Pegasus публикует книги, выпускает видео- и аудиокассеты, учебные материалы по системному мышлению. Издательствопроводитежегодныеконференции Systems Thinking in Action.

Pegasus Communications Inc.

PO Box 120 Kendall Square

Cambridge, MA 02142-0001, USA

Tel: 617 576 1231

Fax: 617 576 3114

System Dynamics Review

Издательство John Wiley публикуетежеквартальныйжурналОбществасистемнойдинамики System Dynamics Review. Контактнаяинформация:

John Wiley & Son

Baffins Lane, Chichester

West Sussex, PO19 1UD

Tel: +44 01243 779777

Fax: +44 01243 775878

The Creative Learning Exchange (CLE)

CLE издает прекрасные учебные материалы по системному мышлению и системной динамике, разработанные в рамках проекта преподавания системной динамики. Сборники работ составлены в Массачусетском технологическом институте под руководством ДжеяФоррестера. Материалы можно получить в печатном виде или на диске для РС или Macintosh. Их можно также получить непосредственно у CLE на сайте: www.sysdyn.myt.edu

Creative Learning Exchange

1 Keefe Road

Acton, MA 01720

USA

Tel: 508 287 0070

Fax: 508 287 0080

Интернет-ресурсы

В Интернете можно найти множество конференций, сайтов и центров рассылки информации о системном мышлении. Ниже приводится перечень тех из них, которые представляются нам наиболее полезными. Нет сомнений в том, что этот список будет расширяться. Вы можете сами провести информационный поиск, взяв данные сайты за отправную точку.

Сайты WWW

The Systemic University of the Net (SUN)

В высшей степени полезный сайт, содержащий учебные материалы по системному мышлению и ссылки на другие сетевые источники: www.radix.net/crbnblu/

System Dynamics in Education Projects (SDEP)

Сайт Массачусетского технологического института с материалами по изучению систем под руководством ДжеяФоррестера: sysdyn.mit.edu

The Principia Cybernetica Project (PCP)

Сайт, содержащий огромное количество материалов, посвященных кибернетике и теории систем, — коллективная попытка создать исчерпывающую философию кибернетики. Здесь вы найдете множество ссылок на сайты по вопросам самоорганизации, искусственного интеллекта, языкознания, эволюции, политических систем, этики и будущего развития системного подхода:pesmc1.vub.ac.be

PracticalSystemsThinking

Сайт по проблемам системного мышления и личного развития — ссылки, упражнения и практическое применение: www.lambent.com

WholeSystems

Часть нового проекта «Цивилизация» посвящена пониманию целостных систем: newciv.org/worldtrans/whole.html

Списки рассылки

Cybsys-L

Рассылка материалов по теории систем и кибернетике.

Адрес рассылки: cybsys-1@bingvmb.cc.binghampton.edu

Адрес подписки: listserv@bingvmb.cc.binghampton.edu

Cybernetics Discussion Group

Адресрассылки: cybcom@gwuvm.gwu.com

Адрес подписки: listserv@gwuvm.gwu.com